(57)【要約】【課題】  メタライズ導体の平坦度を向上させるとともに絶縁基体から剥がれる可能性を低減させ、接続信頼性に優れるとともに低電気抵抗の配線基板を提供すること。【解決手段】  ガラスセラミック焼結体から成る絶縁基体１と、絶縁基体１の内部に形成されるとともに一部が絶縁基体１の表面に露出した、銅または銅を主成分とする金属微粒子を含むメタライズ導体２とを具備してなり、メタライズ導体２の露出部が低融点ろう材を介して外部電気回路に電気的に接続される配線基板であって、メタライズ導体は、少なくとも露出部とその直下部に含まれている金属微粒子が球状を成しているとともに、金属微粒子の平均粒径が２μｍ乃至９μｍに設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスセラミック焼結体から成る絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成されるとともに一部が前記絶縁基体の表面に露出した、銅または銅を主成分とする金属微粒子を含むメタライズ導体とを具備してなり、前記メタライズ導体の露出部が低融点ろう材を介して外部電気回路に電気的に接続される配線基板であって、前記メタライズ導体は、少なくとも前記露出部とその直下部に含まれている金属微粒子が球状を成しているとともに、該金属微粒子の平均粒径が２μｍ乃至９μｍに設定されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記ガラスセラミック焼結体は抗折強度が３３０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記ガラスセラミック焼結体は縦弾性係数が１６０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線基板。
【請求項４】
前記ガラスセラミック焼結体は熱伝導率が４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板。
【請求項５】
前記メタライズ導体は、６〜１６質量％のガラス質を含み、該ガラス質の成分は、ＳｉＯ２が４６．７〜５２．０質量％，Ａｌ２Ｏ３が１７．２〜２３．７質量％，Ｂ２Ｏ３が５．８〜８．３質量％，ＭｇＯが６．０〜９．０質量％，ＢａＯが５．０〜１５．０％，ＣａＯが２．７〜８．０％，ＺｎＯが１．２〜４．７％に設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の配線基板。
【請求項６】
前記金属微粒子の粒径が、最小粒径１μｍ以上、最大粒径２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板に関するものであり、特に、メタライズ導体の平坦度が高い配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品が搭載される配線基板として、ガラスセラミック焼結体から成る絶縁基体と、銅または銅を主成分とする合金から成り絶縁基体の表面に形成されたメタライズ導体と、メタライズ導体の表面を被覆するニッケル、金等のめっき層とを具備する構造のものが知られている。
【０００３】
このような配線基板は、メタライズ導体が、低電気抵抗の銅または銅を主成分とする合金から成ることから、メタライズ導体を低電気抵抗とすることができ、搭載される電子部品を外部電気回路と低抵抗で電気的に接続することができる。
【０００４】
絶縁基体の上面等に電子部品が搭載され、電子部品の電極がメタライズ導体とボンディングワイヤや金属バンプ等を介して電気的に接続され電子装置となる。また、メタライズ導体のうち電子部品の電極と接続されない部位の一部が外部電気回路に錫−鉛半田等の低融点ろう材を介して電気的、機械的に接続される。
【０００５】
メタライズ導体の表面を被覆するめっき層は、メタライズ導体が外気と接触して酸化腐食することを防止することや、メタライズ導体に対する低融点ろう材の濡れ性を良好に確保すること等の機能を有している。
【０００６】
このような配線基板は、例えば、以下のようにして製作される。すなわち、まず、セラミック粉末に適当なガラス粉末を混合した原料粉末を、有機溶剤、バインダとともにシート状に成形してセラミックグリーンシート（グリーンシート）を作製し、次に、銅または銅を主成分とする金属の粉末に有機溶剤、バインダを添加混練して金属ペーストを作製し、この金属ペーストをグリーンシートにスクリーン印刷法で所定のメタライズ導体のパターンに印刷塗布し、このグリーンシートを、必要に応じて複数上下に積層した後、約１０００℃程度の温度で焼成し、次に、この絶縁基体およびメタライズ導体をニッケルや金等のめっき液中に浸漬し、所定のめっき用電流をメタライズ導体の表面に供給してメタライズ導体の表面にめっき層を被着させることにより製作される。なお、焼成の際に、金属ペーストの銅の粉末の間にグリーンシートのガラス成分が溶融して入り込み、このガラス成分を介して金属ペーストがグリーンシートと一体的に焼結（液相焼結）し、メタライズ導体が絶縁基体の表面に接合される。
【特許文献１】特開２００３−１３３７４５号公報
【特許文献２】特開２００１−２６７７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ガラスセラミック焼結体から成る絶縁基体の表面に銅または銅を主成分とする合金のメタライズ導体を形成した場合、メタライズ導体に用いる銅や合金の融点が比較的低いことから、金属粉末の粒径が過剰に小さい場合には、金属粉末の単位表面積あたりの体積が小さくなって熱容量が小さくなるために焼結が速く進む傾向があり、焼結した金属粉末により、添加された有機溶剤、バインダ等の外部への除去が妨げられ、メタライズ導体内にガス状となって残ってしまう不都合がある。メタライズ導体内にこのようにガスが残ると、この部分が空隙となるとともに部分的に膨張しメタライズ導体表面に突起が出てしまい、メタライズ導体の表面が凸凹になり、これにより電子部品の実装や、ワイヤボンディング圧着ができないという問題や、外部電気回路へ接続されるメタライズ導体の突起により基板が傾いて、低融点ろう材が偏り、実装信頼性が落ちるという問題が誘発される。
【０００８】
また、金属粉末の粒径が過剰に大きい場合、あるいは形状が針状など、形状が歪な場合、金属粉末の間にガラス成分を十分に入り込ませて焼結させることが難しく、焼結後、金属微粒子の間に空隙が出来易い。このような空隙内にめっき用のめっき液や、めっきの前処理に通常用いられる酸，アルカリ等の腐食性の成分が入り込んだ場合、メタライズ導体を部分的に腐食させることから、メタライズ導体の絶縁基体に対する接合強度が低くなる。そのため、メタライズ導体の露出部を外部電気回路に低融点ろう材を介して接合し電気的に接続すると、接合のための加熱、および絶縁基体と外部電気回路の基板との熱膨張係数の差にともなう熱応力により、メタライズ導体が絶縁基体から剥がれてしまうという問題がある。
【０００９】
特に、近年、低融点ろう材として、錫−銀系等の、いわゆる鉛フリー半田が用いられるようになってきており、従来の錫−鉛半田に比べて、鉛フリー半田の半田付け温度が高いために、メタライズ導体を外部電気回路に電気的に接続するときの熱応力も大きくなり、メタライズ導体の剥がれ等といった不具合も発生しやすくなる。
【００１０】
また、近年配線基板の小型化の要求が強く、これに伴い、外部電気回路に電気的に接続されるメタライズ導体の露出部の面積の微小化が求められるようになっている。そのため、メタライズ導体と絶縁基体との接合面積は小さくなる傾向にあり、メタライズ導体の剥がれ等の問題はより一層、発生しやすくなっている。
【００１１】
本発明は上述した諸問題に鑑み案出されたもので、その目的は、銅または銅を主成分とする合金から成るメタライズ導体を外部電気回路に低融点ろう材を介して電気的に接続したときに、メタライズ導体が平坦で、且つ、絶縁基体からの剥がれを有効に防止することができる、高信頼性・高品質の配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の配線基板は、ガラスセラミック焼結体から成る絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成されるとともに一部が前記絶縁基体の表面に露出した、銅または銅を主成分とする金属微粒子を含むメタライズ導体とを具備してなり、前記メタライズ導体の露出部が低融点ろう材を介して外部電気回路に電気的に接続される配線基板であって、前記メタライズ導体は、少なくとも前記露出部とその直下部に含まれている金属微粒子が球状を成しているとともに、該金属微粒子の平均粒径が２μｍ乃至９μｍに設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の配線基板は、前記ガラスセラミック焼結体は抗折強度が３３０ＭＰａ以上であることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、本発明の配線基板は、前記ガラスセラミック焼結体は縦弾性係数が１６０ＧＰａ以上であることを特徴とするものである。
【００１５】
またさらに、本発明の配線基板は、前記ガラスセラミック焼結体は熱伝導率が４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とするものである。
【００１６】
さらにまた、本発明の配線基板は、前記メタライズ導体は、６〜１６質量％のガラス質を含み、該ガラス質の成分は、ＳｉＯ２が４６．７〜５２．０質量％，Ａｌ２Ｏ３が１７．２〜２３．７質量％，Ｂ２Ｏ３が５．８〜８．３質量％，ＭｇＯが６．０〜９．０質量％，ＢａＯが５．０〜１５．０％，ＣａＯが２．７〜８．０％，ＺｎＯが１．２〜４．７％に設定されていることを特徴とするものである。
【００１７】
さらにまた、本発明の配線基板は、前記金属微粒子の粒径が、最小粒径１μｍ以上、最大粒径２０μｍ以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の配線基板によれば、メタライズ導体は、少なくとも露出部とその直下部に含まれている金属微粒子が球状を成しているとともに、金属微粒子の平均粒径が２μｍ乃至９μｍに設定されていることから、金属微粒子の間を通過させてバインダ等をメタライズ導体外に除去することができる。
【００１９】
またこの場合、金属微粒子の平均粒径は２μｍ乃至９μｍであるため、金属微粒子の平均粒径が小さすぎて焼結が速くなりすぎるといった不都合はなく、焼成時に金属粉末（金属微粒子）の間を通過してバインダを外部にスムーズに除去することができる。
【００２０】
これにより、少なくとも露出部において、メタライズ導体の表面の凹凸を防止し、電子部品の実装や、ワイヤボンディング圧着、外部電気回路への接続等を良好に行なわせることができる。
【００２１】
また、金属微粒子の粒径が大きすぎず、形状が球状であり、密に充填することが可能であるため、金属微粒子の間に十分にガラス成分を入り込ませることができる。これにより、金属微粒子の間に空隙が残留するのを抑制することができるとともに、金属微粒子間にめっき液等が浸入するのを有効に防止することができ、メタライズ導体を腐食の殆どない良好な状態に保つことができる。
【００２２】
したがって、銅または銅を主成分とする金属微粒子を含むメタライズ導体を外部電気回路に低融点ろう材を介して電気的に接続した場合でも、メタライズ導体の剥がれを有効に防止することができ、高信頼性・高品質の配線基板を提供することができる。
【００２３】
また、本発明の配線基板によれば、ガラスセラミック焼結体の抗折強度を３３０ＭＰａ以上に設定することにより、ガラスセラミック焼結体から成る絶縁基体の機械的な強度を十分に高く確保することができ、絶縁基体にクラック等の機械的な破壊が生じることを防止して、より一層、絶縁基体に電子部品を気密封止する場合の信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【００２４】
例えば、絶縁基体に凹部を形成するとともにその凹部を取り囲む絶縁基体の上面に枠状にメタライズ導体を露出させ、凹部内に電子部品を搭載し、金属製の蓋体をシームウェルド法等により絶縁基体上面のメタライズ導体の露出部に接合して凹部を塞ぎ、電子部品を気密封止する際に生じる、金属製の蓋体と絶縁基体との熱膨張係数の違いによる応力や、気密封止された配線基板を外部回路基板に実装する際に生じる、配線基板と外部回路基板との熱膨張係数の違いによる応力等の、大きな応力が絶縁基体に作用したとしても、その応力で絶縁基体にクラック等の機械的な破壊が生じることは有効に防止される。従って、気密封止の信頼性に優れた配線基板が得られる。
【００２５】
さらに、本発明の配線基板によれば、ガラスセラミック焼結体の縦弾性係数を１６０ＧＰａ以上に設定しておくことにより、絶縁基体に熱応力等の応力が作用したとしても、その応力で絶縁基体が変形するのを有効に防止することができ、信頼性に優れた配線基板が得られるようになる。例えば、電子部品を内部に搭載し、金属製の蓋体によりシームウェルド法等により、電子部品を気密封止する際に生じる、金属製の蓋体と絶縁基体との熱膨張係数の違いによる応力を受けても、配線基板の弾性変形が有効に防止され、搭載された電子部品の変形に起因した機能の変化や蓋体の反りによる応力の影響を殆ど受けることのない高信頼性の配線基板となすことができる。
【００２６】
またさらに、本発明の配線基板によれば、ガラスセラミック焼結体の熱伝導率を４Ｗ／ｍ・Ｋ以上に設定しておくことにより、電子部品の発した熱を、絶縁基体を通して効率よく外部へ放散することができ、電子部品の過熱を有効に防止して、より一層優れた信頼性を有する配線基板となすことができる。
【００２７】
さらにまた、本発明の配線基板によれば、メタライズ導体にガラス質を６〜１６質量％含有させるとともに、該ガラス質の成分を、ＳｉＯ２が４６．７〜５２．０質量％，Ａｌ２Ｏ３が１７．２〜２３．７質量％，Ｂ２Ｏ３が５．８〜８．３質量％，ＭｇＯが６．０〜９．０質量％，ＢａＯが５．０〜１５．０％，ＣａＯが２．７〜８．０％，ＺｎＯが１．２〜４．７％に設定することが好ましい。これは、ガラス質の含有量が６質量％未満では、個々の金属微粒子の体積および熱容量が小さくなることで、金属微粒子の焼結が速く、バインダ等が残留してメタライズ導体の表面に凹凸を生じやすくなり、１６質量％を超えると、金属微粒子の間が広くなり過ぎてガラス成分を十分に入り込ませることが難しくなって空隙が残留し、めっき液が入り込みやすくなるからである。
【００２８】
また、本発明の配線基板によれば、金属微粒子の粒径を、最小粒径１μｍ以上、最大粒径２０μｍ以下としたことから、極端に粒径の小さい金属微粒子や大きいものが混在することは無く、より一層確実に、密に充填することができるとともに、金属微粒子の間に十分にガラス成分を入り込ませることができる。
【００２９】
すなわち、極端に粒径の小さい金属微粒子が、焼成中に早期に溶融して、バインダの除去やガラス成分の入り込みの妨げになるようなことをより確実に防止することができる。また、極端に粒径の大きな金属粒子の間に大きな空隙が生じてガラス成分を十分に入り込ませることが難しくなるようなことや、金属微粒子間の焼結性が不十分になるようなことをより確実に防止することができる。
【００３０】
これにより、金属微粒子の間に空隙が残留するのをさらに有効に防止し、金属微粒子間にめっき液等が浸入することに起因したメタライズ導体の腐食をより確実に防止することができる。
【００３１】
以上のように、本発明によれば、銅または銅を主成分とする金属微粒子を含むメタライズ導体を外部電気回路に低融点ろう材を介して電気的に接続する場合であっても、メタライズ導体の剥がれを有効に防止し、接続信頼性に優れた低電気抵抗の配線基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００３３】
図１は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、同図において、１は絶縁基体、２はメタライズ導体、３はメタライズ導体の露出部分に被着されためっき層である。これら絶縁基体１やメタライズ導体２によって主に配線基板９が構成されている。
【００３４】
絶縁基体１は、シリカ系、アルミナ系等のガラスセラミック焼結体により形成される。
【００３５】
絶縁基体１は、例えばシリカ系のガラスセラミック焼結体から成る場合であれば、酸化カリウム、酸化マグネシウム等のガラス粉末とアルミナ，シリカ等のセラミック粉末等のセラミック粉末等から成る原料粉末を有機溶剤，バインダとともにシート状に成形し複数枚のグリーンシートを得て、これに適当な孔あけ加工を施すとともに上下に積層し、約１０００℃で焼成することにより製作される。
【００３６】
絶縁基体１は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品を搭載・支持するための基体として機能し、主面（この例では上面）や側面に電子部品が搭載される。
【００３７】
また、絶縁基体１の表面には、メタライズ導体２が形成されている。
【００３８】
メタライズ導体２は、例えば、絶縁基体１の電子部品が搭載される主面から他の主面や側面等にかけて形成されており、配線基板９に搭載される電子部品（図示せず）の電極を外部に導出し外部電気回路（図示せず）と電気的に接続する機能をなす。メタライズ導体２の露出部に対する電子部品の電極や外部電気回路との電気的な接続は、ボンディングワイヤや低融点ろう材を介して行われる。なお、メタライズ導体２は、絶縁基体１の内部にも形成してもよい。
【００３９】
メタライズ導体２は、銅または銅を主成分とする金属微粒子を含んで形成されている。銅を主成分とする合金としては、銅に銀、金、チタン等の金属成分を添加した合金が用いられる。
【００４０】
このメタライズ導体２は、例えば、銅または銅を主成分とする合金（混合物）の金属微粒子を、有機溶剤，バインダとともに混練して作製した金属ペーストをグリーンシートの表面に印刷塗布しておくことにより形成される。
【００４１】
また、メタライズ導体２は、その露出表面がめっき層３により被覆される。
【００４２】
めっき層３は、メタライズ導体２が外気と接触して酸化することを防止するとともに、ボンディングワイヤのボンディング性や、低融点ろう材の濡れ性等を向上させる機能をなす。
【００４３】
このようなめっき層３は、例えば、ニッケルやニッケル−コバルト等のニッケル合金、金、銅、パラジウム、白金等の金属材料により形成されている。
【００４４】
これらの金属材料から成るめっき層３は、耐食性、半田濡れ性、ボンディング性の観点から、腐食され難く、半田等の低融点ろう材との拡散が速く、硬度が比較的低いことから、ボンディング性が良好である。また、これらの金属材料を複数積層してめっき層を構成しても良く、その場合、金めっき層を最表面に位置させることが好ましい。
【００４５】
また、金めっき層のメタライズ導体２に対する強固な接合強度および、メタライズ導体２に接合される低融点ろう材との強固な接合強度を得るために、低融点ろう材と高強度な合金層を形成するニッケルあるいは銅などのめっきを、メタライズ導体２と金めっき層との間に介在させておいても良い。
【００４６】
このように、めっき層３は、メタライズ導体２の表面から順次被着されたニッケルあるいは銅めっき層および金めっき層により構成することが好ましい。
【００４７】
なお、めっき層３は、例えば金めっき層の場合であれば、メタライズ導体２が被着された絶縁基体１を、シアン系金化合物を金の供給源として含有し、ｐＨ調整剤、錯化剤等を添加して成る金めっき液中に浸漬するとともに、メタライズ導体２の露出している表面に、めっき用治具等を介して所定の電流を通電することによりメタライズ導体２の表面に形成される。なお、めっきの前処理として、メタライズ導体２に対して、アルカリ脱脂処理や、酸（希塩酸等）による酸処理が施される。
【００４８】
そして、例えば、絶縁基体１の上面等に電子部品を搭載するとともに、電子部品の電極をメタライズ導体２の所定部位にボンディングワイヤや半田等の導電性接続材を介して電気的に接続するとともに、メタライズ導体２のうち、電子部品の電極と接続されない部分の一部を、外部電気回路に低融点ろう材を介して電気的、機械的に接続することにより、メタライズ導体２を介して電子部品が外部電気回路と電気的に接続される。
【００４９】
なお、低融点ろう材としては、錫−鉛（共晶）半田や、錫−銀系、錫−銀−銅系、錫−銀−銅―ビスマス系、錫−銀−銅−亜鉛系等の半田等が用いられる。
【００５０】
また、本形態の配線基板９において、上述したメタライズ導体２は、少なくとも露出部とその直下部において、含まれる銅または銅を主成分とする金属微粒子が球状を成しているとともに、金属微粒子の平均粒径が２乃至９μｍに設定されている。
【００５１】
メタライズ導体２について、少なくとも露出部とその直下部に含まれる銅または銅を主成分とする金属微粒子を、平均粒径が２乃至９μｍの球状になすことにより、個々の金属粉末（金属微粒子）の単位表面積あたりの体積が大きくなるとともに熱容量が大きくなることから、焼結が速すぎるといったことはなくなり、金属微粒子の間を通過して金属ペースト中の有機溶剤、バインダ等を効率よく金属ペースト（メタライズ導体２）から分解除去することができる。その結果、メタライズ導体に添加された有機溶剤、バインダ等が抜けきらずに、メタライズ導体内にガス状となって残り、この部分が空隙となり焼結後まで中に残り、メタライズ表面に突起が出てしまうといった問題を有効に防止できる。
【００５２】
これにより、メタライズ表面に突起が出ることは効果的に防止され、電子部品の実装や、ワイヤボンディング圧着等を強固に行なわせることができ、接続信頼性を優れたものとすることができる。
【００５３】
また、銅粉末の粒径が大きすぎず、形状が球状であるため、密に充填することができ、銅の粉末の間に十分にガラス成分が入り込んで焼結させることができる。そのため、銅の粉末間のガラス成分を介しての焼結性が向上するので、銅粉末間にめっき液等が浸入することは殆どなく、メタライズ導体２の腐食を有効に防止することができる。
【００５４】
これにより、銅または銅を主成分とする合金から成るメタライズ導体２を外部電気回路に低融点ろう材を介して電気的に接続する場合であっても、メタライズ導体２が絶縁基体１より剥離するといった不具合も有効に防止され、接続信頼性に優れた低電気抵抗の配線基板９を得ることができる。
【００５５】
この場合、メタライズ導体２の露出部は、その直下部の影響を受けて変形等を生じる恐れがあるので、メタライズ導体２に含まれる金属微粒子は、露出部だけでなく、その直下部においても、球状と成すとともに平均粒径を２μｍ乃至９μｍとすることが重要である。
【００５６】
なお、金属微粒子の平均粒径が２μｍ未満では、個々の金属微粒子の体積および熱容量が小さくなるため、金属微粒子の間にガラス成分が入り込む前に金属微粒子、特に銅成分の溶融等が始まり、バインダ等がメタライズ導体２の露出部やその直下等に残留して表面に凹凸を生じる。また、絶縁基体１と一体的に焼結させることができず、また銅と絶縁基体１との収縮率の不一致により絶縁基体１に反り等の不具合を発生させてしまう。また、９μｍを超えると、金属微粒子の間が広くなり過ぎてガラス成分を十分に入り込ませることが難しくなり、空隙が残留してめっき液が入り込むことに起因する腐食等を生じてしまう。また、金属微粒子が大きくなりすぎて金属微粒子間の焼結性が不十分になり、かえって絶縁基体１に対する接合強度が低くなってしまう。したがって、金属微粒子の平均粒径を２μｍ乃至９μｍの範囲に設定することが重要である。
【００５７】
なお、金属微粒子について、平均粒径が２乃至９μｍの球状とするには、従来周知の水アトマイズ工法等が採用される。
【００５８】
また、絶縁基体１を形成するガラスセラミック焼結体の抗折強度は３３０ＭＰａ以上であることが好ましい。かかる構成となすことにより、ガラスセラミック焼結体から成る絶縁基体１の機械的な強度を十分に高く確保することができ、絶縁基体１に電子部品を気密封止する場合の信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【００５９】
例えば、絶縁基体１に凹部（図示せず）を形成するとともに凹部内に電子部品を搭載し、金属製の蓋体（図示せず）をシームウェルド法等により絶縁基体１に接合して凹部を塞ぎ、電子部品を気密封止する際に生じる、金属製の蓋体と絶縁基体１との熱膨張係数の違いによる応力や、気密封止された配線基板９を外部回路基板（図示せず）に実装する際に生じる、配線基板９と外部回路基板との熱膨張係数の違いによる応力等の応力が絶縁基体１に作用したとしても、その応力で絶縁基体１にクラック等の機械的な破壊が生じることは有効に防止される。従って、気密封止の信頼性に優れた配線基板となる。
【００６０】
なお、ガラスセラミック焼結体から成る絶縁基体１について、その抗折強度を３３０ＭＰａ以上とするには、例えば、２５質量％以上のアルミナ質を含むことが望ましい。
【００６１】
また、絶縁基体１を形成するガラスセラミック焼結体の縦弾性係数は１６０ＧＰａ以上であることが好ましい。かかる構成となすことにより、絶縁基体１に熱応力等の応力が作用したとしても、その応力で絶縁基体１が弾性変形することなく、電子部品に変形による機能の変化を起こさせることのない、また、蓋体に反りの応力を与えることのない、より一層信頼性に優れた配線基板９とすることができる。
【００６２】
例えば、電子部品を内部に搭載し、金属製の蓋体によりシームウェルド法等により、電子部品を気密封止する際に生じる、金属製の蓋体と絶縁基体１との熱膨張係数の違いによる応力を受けても、配線基板９が（弾性）変形することなく、搭載された電子部品に変形からくる機能の変化を起こさせることのない、また、蓋体に反りによる応力を与えることない、より一層信頼性に優れた配線基板９とすることができる。
【００６３】
なお。絶縁基体１について、その縦弾性係数を１６０ＧＰａ以上とするには、例えば、２５質量％以上のアルミナ質を含むことが望ましい。
【００６４】
また、絶縁基体１を形成するガラスセラミック焼結体の熱伝導率は４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。かかる構成となすことにより、電子部品で発生した熱を、絶縁基体１を通して効果的に外部へ伝導でき、電子部品の過熱を防止して、長期に渡り信頼性に優れた配線基板９となる。
【００６５】
なお、絶縁基体１について、その熱伝導率を４Ｗ／ｍ・Ｋ以上とするには、例えば、２５質量％以上のアルミナ質を含むことが望ましい。
【００６６】
また、メタライズ導体２にはガラス質を６〜１６質量％含有させるとともに、該ガラス質の成分を、ＳｉＯ２が４６．７〜５２．０質量％，Ａｌ２Ｏ３が１７．２〜２３．７質量％，Ｂ２Ｏ３が５．８〜８．３質量％，ＭｇＯが６．０〜９．０質量％，ＢａＯが５．０〜１５．０％，ＣａＯが２．７〜８．０％，ＺｎＯが１．２〜４．７％に設定しておくことが好ましい。かかる構成となすことにより、少なくとも露出部において、より一層確実にメタライズ導体の表面に凹凸が生じることが防止された、平坦度が良好に確保された配線基板とすることができる。
【００６７】
また、メタライズ表面をめっき層で被覆する場合もめっき層のメタライズ表面に対する密着性に優れたメタライズ導体の表面なので、銅粉末間にめっき液等が浸入することをより効果的に防止することができ、メタライズ導体２の腐食をより確実に防止することができる。
【００６８】
これによって、配線基板の信頼性をより一層高めることができる。
【００６９】
ここで、ガラス質の含有量が６質量％未満では、個々の金属微粒子の体積および熱容量が小さくなるため、金属微粒子の間にガラス成分が入り込む前に金属微粒子、特に銅成分の溶融等が始まり、バインダ等がメタライズ導体２の露出部やその直下等に残留して表面に凹凸を生じるおそれがある。また、絶縁基体１と一体的に焼結させることができず、また銅と絶縁基体１との収縮率の不一致により絶縁基体１に反り等の不具合を発生させてしまう。また、１６質量％を超えると、金属微粒子の間が広くなり過ぎてガラス成分を十分に入り込ませることが難しくなり、空隙が残留してめっき液が入り込むことに起因する腐食等を生じるおそれがある。さらに、金属微粒子が大きくなりすぎて金属微粒子間の焼結性が不十分になり、かえって絶縁基体１に対する接合強度が低くなる傾向がある。
【００７０】
また、ガラス質の成分について、ＳｉＯ２が４６．７質量％未満では、結晶化ガラス成分が多くなり、焼結性が悪くなり、めっき液等が内部に侵入しやすくなり、腐食の原因となりやすい。５２．０質量％を超えると非結晶ガラス質が多くなり、焼結しやすくなり、メタライズ表面の凹みやガラス質がメタライズ表面を被覆して、めっき層がうまく被覆しない恐れがある。
【００７１】
また、Ａｌ２Ｏ３が１７．２質量％未満では、非結晶ガラス質が多くなり、焼結しやすくなり、メタライズ表面の凹みやガラ質がメタライズ表面を被覆して、めっき層がうまく被覆しないおそれがある。２３．７質量％を超えると、結晶化ガラス成分が多くなり、焼結性が悪くなり、めっき液等が内部に侵入しやすくなり、腐食の原因となりやすい。
【００７２】
また、Ｂ２Ｏ３が５．８質量％未満では、非結晶ガラス質が多くなり、焼結しやすくなり、メタライズ表面の凹みやガラ質がメタライズ表面を被覆して、めっき層がうまく被覆しないおそれがある。８．３質量％を超えると、結晶化ガラス成分が多くなり、焼結性が悪くなり、めっき液等が内部に侵入しやすくなり、腐食の原因となりやすい。
【００７３】
また、ＭｇＯが６．０質量％未満では、結晶化ガラス成分が多くなり、焼結性が悪くなり、めっき液等が内部に侵入しやすくなり、腐食の原因となりやすい。９．０質量％を超えると非結晶ガラス質が多くなり、焼結しやすくなり、メタライズ表面の凹みやガラ質がメタライズ表面を被覆して、めっき層がうまく被覆しない恐れがある。
【００７４】
また、ＢａＯが５．０質量％未満では、結晶化ガラス成分が多くなり、焼結性が悪くなり、めっき液等が内部に侵入しやすくなり、腐食の原因となりやすく、１５．０％質量％を超えると、非結晶ガラス質が多くなり、焼結しやすくなり、メタライズ表面の凹みやガラ質がメタライズ表面を被覆して、めっき層がうまく被覆しないおそれがある。
【００７５】
また、ＣａＯが２．７質量％未満では、結晶化ガラス成分が多くなり、焼結性が悪くなり、めっき液等が内部に侵入しやすくなり、腐食の原因となりやすい。８．０％質量％を超えると、非結晶ガラス質が多くなり、焼結しやすくなり、メタライズ表面の凹みやガラ質がメタライズ表面を被覆して、めっき層がうまく被覆しない恐れがある。
【００７６】
また、ＺｎＯが１．２質量％未満では、非結晶ガラス質が多くなり、焼結しやすくなり、メタライズ表面の凹みやガラ質がメタライズ表面を被覆して、めっき層がうまく被覆しない恐れがある。４．７％質量％を超えると、結晶化ガラス成分が多くなり、焼結性が悪くなり、めっき液等が内部に侵入しやすくなり、腐食の原因となりやすい。
【００７７】
また、金属微粒子の粒径は、最小粒径１μｍ以上、最大粒径２０μｍ以下であることが好ましい。かかる構成となすことにより、極端に粒径の小さい金属微粒子や大きいものが混在することは無く、より一層確実に、密に充填することができるとともに、金属微粒子の間に十分にガラス成分を入り込ませることができる。
【００７８】
すなわち、極端に粒径の小さい金属微粒子が、焼成中に早期に溶融して、バインダの除去やガラス成分の入り込みの妨げになるようなことをより確実に防止することができる。また、極端に粒径の大きな金属粒子の間に大きな空隙が生じてガラス成分を十分に入り込ませることが難しくなるようなことや、金属微粒子間の焼結性が不十分になるようなことをより確実に防止することができる。
【００７９】
これにより、金属微粒子の間に空隙が残留するのをさらに有効に防止し、金属微粒子間にめっき液等が浸入することに起因したメタライズ導体２の腐食をより確実に防止することができる。
【００８０】
また、メタライズ導体２は、外部電気回路に接続される部位毎に独立して形成された接続パッド４として形成されており、各接続パッド４から絶縁基体１の内部配線２ａにかけて貫通導体５が形成されていることが好ましい。かかる構成となすことにより、メタライズ導体２の各部位を外部電気回路に、より容易に位置決めして接続することができるとともに、各接続パッド４を、貫通導体５を介して絶縁基体１により接合させることができ、搭載部に搭載された電子部品を接続パッド４を介して、外部電気回路基板に接続できる、より一層の機能性に優れた配線基板９を提供することができる。
【００８１】
なお、接続パッド４は、例えば、円形状や楕円形状，四角形状等の、個々に独立したパターンで形成される。
【００８２】
ここで、内部配線２ａとは、メタライズ導体２を絶縁基体１の内部にも形成した場合、内部に形成された部位を分かり易く区別するための呼び方であり、かかる内部配線２ａは、例えば、絶縁基体１の対向する主面にそれぞれ形成されたメタライズ導体２の間を電気的に接続する機能をなす。内部配線２ａは、絶縁基体１の表面に形成されているメタライズ導体２と同様の金属材料から成り、同様の方法で形成される。
【００８３】
また、貫通導体５は、例えば、絶縁基体１となるグリーンシートのうち、接続パッド４が形成される部位に一端が位置するような貫通孔を形成しておき、この貫通孔内に、メタライズ導体２を形成するのと同様の金属ペーストを印刷充填しておくことにより形成される。
【００８４】
貫通導体５は、接続パッド４と内部配線２ａとを電気的に接続するとともに、それぞれの接続パッド４の絶縁基体１に対する接合を補強する機能をなす。
【００８５】
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００８６】
例えば、メタライズ導体２を被覆するめっき層を、接続パッド４と成る部位とその他の部位とで異なる構成としてもよい。
【００８７】
また、絶縁基体１は、平板状のものではなく、上面に電子部品収納用等の凹部を有するものでもよい。
【００８８】
さらに、凹部を取り囲む絶縁基体１の上面に枠状にメタライズ導体２の露出部を配置し、その枠状の露出部に蓋体をシーム溶接等の手法で接合して凹部を気密封止するようなものでもよい。
【実施例】
【００８９】
アルミナ系の組成のガラスセラミック焼結体で外寸が１ｃｍ×１ｃｍの平板状の絶縁基体１を形成し、その表面に銅の金属微粒子によりメタライズ導体２を形成して試験用の配線基板９とした。
【００９０】
メタライズ導体２のうち、絶縁基体１の一方の主面に露出するものは、幅０．５ｍｍの線状パターンとし、それと反対側の主面に露出するものは直径０．５ｍｍの円形状のパターンで、縦１０個×横１０個の配列で縦横に並べて形成した。
【００９１】
メタライズ導体２の露出表面には、電解めっき法により厚さ２〜５μｍのニッケルめっき層と、厚さ１．５〜２μｍの金めっき層とを順次被着させた。
【００９２】
メタライズ導体２の表面の突起の有無を調べた。
【００９３】
その後、円形状のパターンを、錫−鉛（共晶）半田を介してプリント配線基板の電気回路に接続し、メタライズ導体２について、表面の凹凸および絶縁基体１に対する接合強度を測定した。
【００９４】
上記のメタライズ導体２の強度について、銅粉末の平均粒径を表１に示すように変えて試験し、また最小粒径および最大粒径を表２に示すように変えて試験した。
【００９５】
その結果を表１および表２に示す。
【表１】
2006237268.tif 000003
【００９６】
表１からわかるように、銅の粉末の平均粒径を２乃至９μｍとした本発明の範囲内のものについては、メタライズ導体２の表面には、突起は無く、また、メタライズ導体２と絶縁基体１との間の接合が十分に強固で、接続信頼性が良好であった。
【００９７】
これに対し、銅の粉末の平均粒径が２μｍ未満の場合にはメタライズ導体２の表面に突起が見られた。また、９μｍを超える場合にはメタライズ導体２と絶縁基体１との間の接合強度が不十分であった。
【表２】
2006237268.tif 000004
【００９８】
また、表２からわかるように、銅の粉末の最小粒径１μｍ未満の場合には、電子部品の実装等に不具合を生じるような異常なものではないものの、若干突出する部位が生じやすくなる傾向が認められた。また、最大粒径２０μｍを超えると、絶縁基体との接合強度が低下する傾向が認められた。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１・・・絶縁基体
２・・・メタライズ導体
３・・・めっき層
４・・・接続パッド
５・・・貫通導体
９・・・配線基板
【図１】
2006237268.tif 000005